Ученые превратили загадочные клеточные структуры в «капсулы времени» для записи активности РНК

Исследователи разработали метод, позволяющий превратить загадочные клеточные структуры — «вот-частицы» (vault particles) — в устройства для записи и длительного хранения активности генов. Новая система, названная TimeVault, способна создавать «транскриптомные капсулы времени» внутри живых клеток.

Как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Science, система фиксирует матричную РНК (мРНК), защищая её от быстрой деградации. Это позволяет записывать такие кратковременные события, как стрессовые реакции и изменения экспрессии генов, и анализировать их спустя дни.

«Такие подходы, как секвенирование РНК (RNA-seq), являются разрушающими и дают лишь статичные снимки состояния клетки в момент отбора проб. Методы вроде систем памяти на основе CRISPR и метаболического мечения имеют ограничения в масштабируемости и стабильности записанной информации», — поясняют авторы работы.

TimeVault создается путем добавления к основному белку вот-частиц (MVP) специального домена, который связывается с мРНК и «запечатывает» её внутри частицы. Это позволяет хранить мРНК более семи дней, увеличивая её период полураспада более чем в семь раз.

«В этом исследовании мы продемонстрировали, что TimeVault может успешно извлекать прошлые состояния транскриптома в клетках PC9 до семи дней после трансфекции», — пишут ученые.

В ходе экспериментов система успешно записала транзиторные реакции клеток на тепловой шок и гипоксию, а также изменения экспрессии генов в редких устойчивых к лекарствам субпопуляциях раковых клеток легкого. Во втором случае это позволило определить защитные гены, активные до лечения, и эффективно воздействовать на них другим препаратом.

В настоящее время система позволяет анализировать РНК только в совокупности клеток (bulk RNA-seq), а окно записи ограничено примерно неделей. Однако в будущем, благодаря дальнейшей доработке, TimeVault может позволить проводить анализ на уровне отдельных клеток и увеличить длительность хранения. Это откроет новые возможности для изучения развития, регенерации тканей и прогрессирования заболеваний.